福建建瓯奖坑矿区推覆构造特征与成矿关系探讨

2015-01-13瞿承燚

福建地质 2015年4期

瞿承燚

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

奖坑矿区位于北东向政和—大埔断裂带与北东东向宁化—南平断裂带交会处，位于闽中裂谷成矿亚带中段，是福建省内重要的多金属矿成矿区。矿区经土壤地球化学测量、异常查证，发现具较好的金银找矿前景。通过进一步普查和详查工作，银矿有望达到中型规模。矿区发育典型的推覆构造，已发现的矿体主要贮存于上盘推覆体中。该区的推覆构造前人并未做过系统的研究。探索其与银多金属成矿的关系，对指导该区找矿具有重要的意义。

1 区域地质背景

该区地层主要有前寒武纪变质基底和中生代沉积盖层。基底有古元古代大金山组和新元古代龙北溪(岩)组。大金山组岩石普遍具混合岩化，变质程度达低角闪岩相，变形特征以塑性流变为主；龙北溪(岩)组原岩为砂泥质岩夹钙镁硅质岩类，变质程度达高绿片岩相-低角闪岩相，变形特征以早期塑性变形为主，晚期脆韧性剪切变形为次。中生代沉积盖层多为断块或断陷盆地呈北东向展布，主要有焦坑组、梨山组、长林组、沙县组及第四系。

侵入岩以晚侏罗世较为发育，其次为志留纪、古元古代，晚三叠世侵入岩零星分布。古元古代侵入岩主要为片麻状花岗岩、花岗质片麻岩等，以透入性片麻理、韧性剪切变形及变质重结晶作用为特征。志留纪侵入岩有二云正长花岗岩和石英闪长岩，岩石片麻理较为发育。晚三叠世侵入岩为一套细粒花岗闪长岩，晚侏罗世侵入岩为一套正长花岗岩。

在经历吕梁—晋宁造山运动之后，该区形成了一套早期代表中下地壳构造层次的构造形迹组合，同时还伴随着高绿片岩相-低角闪岩相的变质作用。加里东期在扬子板块和华夏板块碰撞对接影响下，发生强烈的造山作用，伴随大量同构造花岗岩、伟晶岩侵入和韧性剪切变形。该区华力西、印支期构造活动微弱；燕山期区域上发育大规模的断陷活动、左行走滑断裂和逆冲推覆构造；喜马拉雅期的断裂复活、断块隆升形成了该区的地形(地貌)特征。多期次的构造-岩浆活动造就了矿区独特的岩石组合和构造格架。

2 推覆构造特征

地质填图和钻孔验证表明(图1)，奖坑矿区发育典型的推覆构造，该推覆构造由上盘推覆体、下盘原地岩系和推覆断层组成，空间上具有明显的双层结构，发育脆性-脆韧性-韧性不同层次的变形组合。

图1 建瓯奖坑矿区地质简图Fig.1 Schematic geological map of jiangkeng deposit in Jianou city

2.1 上盘推覆体

上盘推覆体总体呈云朵状，长轴方向为北东-南西向，主要由元古代变质岩、变质侵入体及少部分梨山组组成。

大金山组：主要以顶棚体和捕掳体的形式贮存于变质侵入体上部或内部，岩性为黑云斜长变粒岩、二长变粒岩、石英云母片岩、二云母片岩。岩石糜棱岩化发育，矿物多具压扁拉长现象，局部发育有混合岩化，岩石由浅色脉体和暗色基质形成条带状构造。由于多期次的构造-岩浆作用的改造，变质岩分布杂乱，岩性组合特征类似于大金山组。

志留纪变质侵入体：为推覆体的主体，主要分布在矿区的中部和东部，岩性为白云母化黑云二长花岗岩、白云母化花岗岩，岩石局部具糜棱岩化、碎裂岩化。岩体中发现一处黑云二长变粒岩的捕掳体，局部可见保存较好的侵入接触关系，说明该岩体侵入古元古代变质岩中。由于岩体风化较强，露头可见较多白云母和绢云母，加上局部岩体变形较强，早期认为该变质侵入体为大金山组，后经钻孔验证和薄片佐证，该侵入体具有明显白云母化特征，且为推覆体的主体，与古元古代变质岩呈侵入接触关系，与志留纪岩体特征较为类似，故推测该变质侵入体侵入时代为志留纪。

梨山组：分布于矿区东部，覆盖于白云母化花岗岩之上，二者为角度不整合接触，局部为断层接触，整体受后期构造作用影响较小。梨山组盖层为外来岩系，主要为一套含砾砂岩夹石英砂岩、细砂岩的岩石组合。根据岩性、空间位置、接触关系，该地层具有梨山组下段岩石组合特征，可能在推覆构造形成前角度不整合覆盖于老变质体之上，在推覆构造形成过程中被推覆运移过来，不排除后期有断层作用的影响。矿区东部的钻孔也证实了梨山组之下确实存在变质侵入体。

2.2 原地岩系

下伏原地岩系为侏罗纪梨山组含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩、炭质泥岩，岩性从下往上具有中粗→细→粗的粒度变化规律，矿区四周岩性主要以粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩为主，而钻孔揭露与推覆体接触部位的原地岩系以炭质泥岩、粉砂岩为主。

2.3 推覆断层

推覆断层F1作为控制该区地层空间分布和构造格架的主要因素，平面上呈不规则状，剖面上呈舒缓波状，倾向大多为南东，受边界条件影响，倾向为南西、南南东，倾角较缓(多为10°～25°，少数为30°～50°)。F1推覆断层伴生有挤压破碎带、挤压片理和指示逆冲的透镜体、旋转碎斑、小揉皱等。发育有黄铁矿化、褐铁矿化、硅化等蚀变，银金矿化不明显。受后期断裂作用影响，局部推覆面略有错动，但整体保持较为完整，推覆断层卷入的岩石来自上盘推覆体或下盘原地岩系，局部见后期侵入岩脉。

3 推覆构造变形特征

3.1 宏观特征

多期次的构造-岩浆活动共同叠加作用形成了奖坑矿区独特的变形特征。经地表和钻孔岩芯的观察，可划分出3期构造变形(图2)。

图2 建瓯奖坑推覆构造特征Fig.2 The napppe structure of Jiangkeng deposit in Jianoua—SC组构，示往北西方向逆冲；b—推覆构造带内石英拔丝构造和波状消光；c—推覆构造内脆韧性旋转碎斑；d—断裂带中脆性碎裂岩化；e—下盘原地岩系中挤压透镜体；f—推覆断层带中挤压透镜体，示往北西方向逆冲；①石英砂岩；②粉砂质泥岩夹粉砂岩；③含砾砂岩；④断层破碎带；⑤黑云斜长变粒岩；⑥云母片岩；⑦片麻状花岗岩

(1)加里东-印支期变形仅在上盘推覆体中发育，主要以矿物定向、塑性剪切流变、顺层石英脉发育为特征的韧-脆性剪切变形，岩石中矿物不均匀，韧性剪切发育。

(2)燕山早-中期变形与推覆构造伴生，主要以矿物压扁、片理化、碎裂岩化和透镜体发育为特征的脆-韧性变形，叠加在早期韧性剪切变形之上。在推覆体中可见早期矿物定向面理在构造叠加中形成一系列与矿物XY面平行的面理，推覆体中断裂主要以北西向、北西西向为主，北东向次之，伴生的共轭节理、张节理、压剪性节理较为发育；推覆构造带则主要表现为岩石破碎和变形，岩石多呈透镜状、角砾状，次级推覆断层较为发育；下盘原地岩系发育的变形与推覆构造密切相关，靠近推覆构造带脆-韧性变形强烈，具有强烈挤压变形，顺层挤压透镜体、顺层挤压形成的砾石压扁定向排列；北西向压扭性断层、北西-南东向追踪张裂石英脉、北东向次级逆冲断层等较为发育。下盘地层能干性强度的差异也使其变形强度有显著不同。含炭质粉砂泥岩能干性较弱，含砾砂岩能干性较强，在推覆构造带附近，能干性小的岩层以褶皱、破碎、层理混乱为特征，而能干性强的岩层以层间滑动、节理发育为特征。

(3)燕山晚期变形以岩石破裂，节理、石英脉、碳酸盐化发育为特征的脆性变形。局部梨山组中发育的断层面上2组方向不同的擦痕代表着多期次构造叠加；钻孔岩芯中晚期节理切割早期面理，多数被方解石脉填充。总体上，该期的脆性变形是叠加和改造早期变形，且受区域性北东向构造带的影响，发育有北东向脆性断层，伴生有硅化、黄铁矿化等蚀变。

3.2 微观特征

薄片显微构造研究发现具有与宏观变形类似的特征。早期以剪切、旋转、滑动及动态重结晶为主要表现形式的错位滑动变形，包括糜棱结构、拔丝构造、波状消光等，代表地壳中-下层次的韧性变形；中期变形以显微破碎、碎裂岩化、剪切、旋转为主，岩石主要发育有碎粒(粉)结构、云母鱼、旋转碎斑等，代表地壳中-上层次的脆-韧性变形；晚期以节理裂隙、矿物破裂、碎裂等发育为特征，代表地壳上层次的脆性变形。

3.3 有限应变分析

采用惯量椭圆法进行相关测量，计算样品中矿物长短轴比[1]。通过切制定向薄片，即YZ和XZ 2个面，利用显微照片进行有限应变测量。野外露头较好，可寻找2个垂直截面，直接测量旋转碎斑等标志体的长短轴比，求其有限应变值，最长轴X、中间轴Y和最短轴Z 3轴比值，最长轴的应变强度(ε1)，中间轴应变强度(ε2)，最短轴应变强度(ε3)(图3)。

通过薄片法进行有限应变测量，测得推覆断层带内岩石3轴比值为X∶Z=4.019，Y∶Z=2.065，X∶Y∶Z=1.946，ε1=0.985，ε2=0.020，ε3=-0.506，K=0.918。可见最短轴有压缩，最长轴和中间轴均有拉长；01，表明岩石应变为长形椭球体(收缩型)。

通过直接测量法对推覆断层附近下伏梨山组进行有限应变测量，测得岩石3轴比值为X∶Z=2.84，Y∶Z=2.18，X∶Y∶Z=1.30，ε1=0.55，ε2=0.19，ε3=-0.46，K=0.34。最短轴有压缩现象，最长轴和中间轴均有拉长。0

图3 奖坑矿区应变测量付林图解Fig.3 flinn plot of finite strain measurment in Jiangkeng deposit

图4 奖坑逆冲推覆断面赤平投影(下半球)Fig.4 stereographic projection of reversefault in Jiangkeng deposit

结合有限应变测量和奖坑矿区构造演化，推覆断层下部梨山组在推覆构造形成过程中受区域古构造挤压应力作用和上盘推覆体强烈挤压及重力作用，形成以压扁应变为主的应变形式；推覆断层带在上盘推覆体和下伏地层的共同挤压作用下，经历强烈挤压、推覆、运移过程，形成以平面应变为主的应变形式；上盘推覆体受早期塑性构造影响，并叠加推覆构造及后期构造作用后，体现的应变形式为收缩型应变，是岩石经历早期-晚期应变的总和。

4 运动学和动力学特征

4.1 主应力方向

奖坑矿区推覆构造带及推覆体多数风化较强，植被覆盖，露头条件较差，而下伏基岩出露较好的梨山组可作为确定主应力方向的载体。脆性变形域可通过共轭断裂锐夹角的等分线或断层倾向和位移方向获得主压应力轴方向[2，3]，测得推覆体四周梨山组共轭节理锐角夹角的等分线、逆冲断层倾向、擦痕倾伏向、断层附近挤压透镜体AB面的倾向、挤压追踪张裂隙走向，指示主应力轴优势方位为北西-南东(300°～345°，平均322°)，即推覆构造形成于北西-南东向挤压的构造古应力场。

4.2 推覆方向

福建燕山期发育的推覆构造推覆方向与印支期截然相反，整体主要表现为自东向西逆冲*福建省地质调查研究院，福建省区域地质志，2011。，主要分布在闽西北地区，燕山期受太平洋板块向欧亚大陆板块的俯冲挤压作用及政和—大埔断裂带强烈的左旋走滑逆冲作用的影响，构造古应力场为北西-南东向。奖坑矿区发育一系列倾向南东的逆冲断层，推覆构造带发育大量压性构造，表明该推覆构造在燕山期主要逆冲方向为南东往北西(图5)。与邻区仁寿地区发育的逆冲推覆构造[4]类似。

图5 奖坑矿区推覆构造剖面略图Fig.5 the sketch section of the napppe structure of Jiangkeng deposit in Jianou Fujian1—早侏罗世梨山组；2—古元古代大金山组；3—志留纪变质花岗岩侵入体；4—推覆断层；5—推测断层；6—侵入接触界线

5 形成时代

根据推覆构造卷入的最新地层为早侏罗世梨山组，表明推覆构造形成时间应在早侏罗世之后，邻区见元古代变质岩被晚白垩世沙县组覆盖，说明推覆构造形成于晚白垩世之前。推覆构造产生于挤压构造背景，在地壳加厚阶段和应力松弛阶段必然伴随着岩浆活动的介入。而中-晚侏罗世太平洋板块开始向欧亚大陆板块俯冲碰撞，地壳受到强烈挤压，大规模岩浆活动与推覆构造的形成相呼应，早白垩世晚期碰撞挤压作用减弱，以伸展拉张作用为主。推测奖坑矿区推覆构造形成于中-晚侏罗世。

6 推覆构造与成矿关系探讨

奖坑矿区Ag、Au土壤地球化学异常与推覆体套合较好，说明推覆构造空间形态、断裂分布与矿体的分布具有良好的相关性。矿区地表出露矿(化)体较少，多呈透镜体断续展布，而深部矿化较好，与矿化带多受北西西向构造裂隙控制，矿体空间产出与斜列式次级裂隙关系密切。区内已圈定60条银工业矿体，总体呈近东西向，倾向近北，倾角37°～53°。银矿体一般延伸几十米至数百米，厚度一般为0.89～9 m，走向上具膨胀收缩现象。矿体数量多规模小，品位变化较稳定，Ag品位一般为55～496 g/t。

矿区不同期次构造应力演化、转换及叠加是银金矿化成矿的关键。区域北东向政和—大埔断裂带穿过矿区，推覆断裂呈北北东向展布，与区域断裂发育方向一致，继承和叠加在早期基底断裂之上，代表燕山中期区域性断裂带在矿区的表现形式。矿区周边区域性断裂带发育多处金、银、铜多金属矿化点，北侧尚有钟山中型铜多金属矿，东游金、银矿点等，可见区域性北东向断裂具有较好的成矿地质背景，是该区银金矿的区域控矿构造。

矿区构造主要为线性断裂构造，见有北西向、北西西向、北东向，其中北西、北西西向断裂为主要导矿构造，与其伴生的次级张性、压扭性断裂为主要容矿构造。

北西向断裂：主要有F4、F9、F11及少数规模不大的断裂。主要分布于推覆体中，多与推覆构造伴生，走向大致平行于推覆运移方向，并在推覆构造之后还有活动，发育有石英脉、断层破碎带、硅化、褐铁矿化。

北西西向断裂：主要有F8、F12及推覆体中规模不大的断层。在推覆体中，该组断裂在矿区北侧控制着银矿化带的分布，具有多期活动特征，发育挤压透镜体、片理化、硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、叶蜡石化、绢云母化、银金矿化，为重要的导矿构造，与其伴生的次级裂隙为重要的容矿构造；而在梨山组中主要为推覆构造形成中受边界条件控制形成的次级断层，早期具有压扭性质，后期具有张性特征。

北东向断裂：为矿区的区域性构造，出露有F1、F3、F5、F10断层，倾向南东，倾角30°～50°，具多期活动特征。主要分为2类。一是推覆断层及次级逆冲断层，均发育断层破碎带、挤压透镜体、旋转碎斑、揉皱、硅化、黄铁矿化等，但银金矿化不明显；二是推覆后期断层，发育破碎带、断层角砾、硅化、黄铁矿化，其伴(共)生北西、北西西向裂隙发育较好的银金矿化。

综上所述，在中晚侏罗世太平洋板块向欧亚大陆板块强烈挤压背景下，形成独特的推覆构造为矿区的主体构造表现形式，然而银金矿化却与区域上铅、锌、银、煤等推覆构造成矿规律不同，该区推覆面并未见明显矿化，说明推覆构造使推覆体总体结构松散、碎裂，并形成较多线性断裂，其中北西、北西西向断裂在推覆构造的压扭、走滑中由于应力的释放形成透镜状虚脱空间，为后期成矿物质沉淀提供了较好场所，而多期次活动的北东向断裂也为成矿热液运移提供较好的通道。由区域构造作用或燕山期岩浆可能存在的火山热液作为后期成矿热源形成矿体，构造裂隙控制的脉状银金矿(化)体由变质岩切穿推覆构造至梨山组中，即可说明线性断裂构造中矿体的形成晚于推覆构造，推覆构造期矿化较弱。